YoCuando alguien contrae una infección pulmonar, ya sea vírica o bacteriana, suele mostrar síntomas reveladores, como debilidad, dificultad para respirar o confusión mental. Estos indicadores indican a los demás que deben mantener una distancia segura de la persona contagiada. Pseudomonas aeruginosa Puede causar una variedad de infecciones pulmonaresdesde bronquitis leve hasta neumonía potencialmente mortal, que son asintomáticas pero causan inflamación y destrucción de tejido.1
En infecciones crónicasEstas bacterias forman una biopelícula de matriz polimérica extracelular a su alrededor que las protege de los antimicrobianos, las enzimas y los neutrófilos.2 Ahora, en un artículo publicado en CelúlaUn grupo de científicos investigó el mecanismo subyacente e informó que la biopelícula oculta Pseudomonas bacterias de las neuronas sensoriales de los ratones, impidiendo que las señales lleguen al cerebro y reduciendo los síntomas de la enfermedad.3 Estos hallazgos proporcionan una comprensión más profunda de cómo las bacterias formadoras de biopelículas evaden el canal de comunicación entre el pulmón y el cerebro, una táctica potencialmente crucial en infecciones persistentes.
Las neuronas del núcleo paraventricular (PVN) se activaron (verde; núcleos teñidos de azul) después de una infección pulmonar con bacterias que no forman biopelícula.
Parisa Moazen y Deborah Kurrasch, Universidad de Calgary, Canadá.
Hace casi una década, Elise Grantonactualmente médico inmunólogo de la Universidad de Calgary y coautor del estudio, probó los efectos de P. aeruginosa en pulmones de ratones utilizando dos variantes: una que formaba una biopelícula y otra que no. “Pensamos que esto sería bastante simple”, dijo Bryan Yippmédico inmunólogo de la Universidad de Calgary y coautor del estudio. “No pudimos determinar la razón exacta por la que algunos de los ratones estaban enfermos sin la biopelícula y los ratones con biopelícula no estaban enfermos en absoluto”, añadió. El equipo sabía que los neutrófilos podían detectar las bacterias con o sin biopelícula, por lo que comenzaron a mirar más allá del sistema inmunológico. “Tal vez la biopelícula esté ocultando las bacterias. ¿Qué podría estar ocultando?”, se preguntó Yipp.
Pseudomonas Las bacterias (verdes) afectan la forma en que las neuronas sensoriales pulmonares se comunican con el PVN del hipotálamo a través del nervio vago.
Jesse Horne-Rodríguez
Estudios previos demostraron que una de las principales toxinas bacterianas, una molécula de superficie llamada lipopolisacárido (LPS)que causa inflamación y otros síntomas, está protegida por componentes del biofilm.4 Para entender cómo la exposición a LPS causa enfermedad, el equipo estudió el papel del receptor tipo Toll 4 (TLR4), un receptor de LPS. Cuando ratones que carecían de TLR4 en neuronas sensoriales nociceptivas fueron infectados con bacterias que no forman biopelículas, mostraron reducciones en la hipotermia y en las puntuaciones generales de enfermedad. Para desentrañar esto más a fondo, los investigadores eliminaron específicamente TLR4 en las neuronas nociceptivas del pulmón y expusieron las células a bacterias que no formaban una biopelícula. Los ratones con TLR4 intacto mostraron síntomas característicos de la enfermedad, mientras que los que carecían del receptor mostraron síntomas de enfermedad drásticamente reducidos.
El punto de inflexión llegó cuando Lucas Browncandidato a doctorado en la Universidad de Calgary y coautor del estudio, se unió al proyecto. Una vez que supieron que las neuronas sensoriales podían “ver” las bacterias, Yipp y su equipo se preguntaron cómo esta interacción podría enviar señales al cerebro para provocar cambios de comportamiento. Se pusieron en contacto con Déborah Kurrasch y Jaideep Bainsneurocientíficos del comportamiento de la Universidad de Calgary, para encontrar respuestas a sus preguntas.
“[We] “Les pregunté: ‘¿Estamos totalmente locos?’”, contó Yipp. “Y muy rápidamente, las personas que están interesadas en las respuestas y el comportamiento ante el estrés dijeron que probablemente se trate del hipotálamo y de estas neuronas. Para ellos, ¡tenía todo el sentido!”.
Siguiendo este hilo, el equipo investigó el hipotálamo y vio que una mayor cantidad de neuronas liberadoras de hormona liberadora de corticotropina (CRH) mostraron actividad después de tratar los pulmones con LPS en ratones de control en comparación con los que carecían de LPS. TLR4 En las neuronas. Neuronas CRH Responder al estrés y modificar el comportamiento en consecuencia.5 El bloqueo de la actividad de las neuronas CRH en ratones tratados con bacterias no biofilm alivió su enfermedad sintomática.
La biopelícula enmascara las bacterias para que no sean detectadas por las neuronas sensoriales pulmonares, lo que da como resultado una enfermedad limitada (izquierda). En ausencia de biopelícula, los nervios sensoriales pulmonares detectan las bacterias a través de TLR4 y LPS y transmiten señales a través del nervio vago al PVN del hipotálamo. Las neuronas del PVN se activan y liberan CRH, que media el fenotipo de enfermedad (derecha).
Jesse Horne
“Recién estamos empezando a entender cómo el cerebro se da cuenta de que hay infecciones en el cuerpo. Lo interesante es que ahora parece haber una diversidad de neuronas diferentes que pueden detectar distintos tipos de patógenos y transmitir las señales al cerebro para provocar la enfermedad”, dijo Esteban Liberlesun neurocientífico de la Facultad de Medicina de Harvard que no participó en el estudio.
A continuación, el equipo estudiará distintos tipos de infecciones pulmonares y sus interacciones con los sistemas nervioso e inmunológico. “Estamos pensando de una manera totalmente diferente. Cuántos procesos neurológicos, el estado de ánimo y las enfermedades patológicas definibles podrían tener su origen en elementos que han entrado en los pulmones y activado el sistema nervioso”, dijo Yipp.